高g值條件下MEMS微構(gòu)件動態(tài)特性測試裝置的研制.pdf

1、基于微加工技術(shù)制造的高g值加速度傳感器等微慣性器件，廣泛地應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域、汽車氣囊以及導(dǎo)彈和智能化炮彈的精確控制上，主要用于高速運行的載體在啟動和運行過程中速度變化的測量與控制。微慣性器件主要通過微構(gòu)件的微小位移或變形來實現(xiàn)測量功能，其微構(gòu)件的振型和諧振頻率等動態(tài)特性在很大程度上決定了器件性能。研制開發(fā)微構(gòu)件在高g值條件下動態(tài)特性的實驗測試裝置，對測試微構(gòu)件動態(tài)特性及其隨加速度條件變化規(guī)律的研究，有著重要意義。 開發(fā)了基于高

2、速離心法的高g值條件下MEMS微構(gòu)件動態(tài)特性測試裝置。完成了包括電主軸單元、轉(zhuǎn)盤單元、轉(zhuǎn)盤振動狀態(tài)監(jiān)測與分析單元、數(shù)據(jù)采集與傳輸單元以及計算機控制單元等部分的裝置方案設(shè)計。設(shè)計了搭載測試微構(gòu)件的高速離心轉(zhuǎn)盤部件及其電主軸驅(qū)動單元，通過有限元分析軟件ANSYS分析了離心轉(zhuǎn)盤在高速旋轉(zhuǎn)時的應(yīng)力分布、變形位移，并對轉(zhuǎn)盤的臨界轉(zhuǎn)速和振動模態(tài)進行了分析。研究了驅(qū)動單元中電主軸電機選用及其變頻調(diào)速技術(shù)，對變頻調(diào)速中存在的轉(zhuǎn)差率問題及其在微構(gòu)件動態(tài)測

3、試中的補償方法進行了實驗研究。設(shè)計了測試裝置數(shù)據(jù)采集存儲與傳輸單元，編寫了數(shù)據(jù)采集單片機的上位機軟件，很好的完成了測試實驗數(shù)據(jù)的采集、存儲與傳輸。建立了裝置離心轉(zhuǎn)盤振動狀態(tài)監(jiān)測與分析單元，搭建了監(jiān)測信號的檢測、采集與分析的硬件平臺，完成了信號監(jiān)測和分析軟件模塊的編寫，對離心轉(zhuǎn)盤在600-7200rpm轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的工作特性進行了實驗研究。開發(fā)了基于虛擬儀器編程語言LabVIEW的測試裝置軟件，實現(xiàn)了對MEMS微構(gòu)件動態(tài)特性的自動測試及測試